TCP網絡編碼擁塞控制機制研究.pdf

1、無線通信技術為隨時隨地接入網絡提供了便利條件，然而，無線網絡具有拓撲結構與信道質量多變的特性，使得無線網絡中發(fā)生的丟包極有可能因為無線信道內的隨機噪聲和信道競爭沖突引起的。這一類丟包會影響對丟包敏感的傳輸協(xié)議的擁塞流控機制，使其吞吐量受到影響。TCP網絡編碼(TCP with network coding，TCP/NC)將網絡編碼引入傳輸層協(xié)議，從而降低丟包對傳輸層擁塞控制機制的影響，縮短因顯式重傳通告引發(fā)的延時。
　　作為一類新

2、機制，TCP網絡編碼一方面需要充分發(fā)揮網絡編碼的作用，提高TCP流在無線傳輸環(huán)境下的吞吐量，另一方面，需要保證引入網絡編碼后，原始機制的有利設計原則沒有被破壞，例如在保證與其他傳輸協(xié)議公平地競爭網絡資源、不破壞其他數據流傳輸性能的基礎之上，提升無線傳輸環(huán)境下數據流的吞吐量。本文分別從單路徑和多路徑兩個方面進行考慮，單路徑TCP網絡編碼傳輸下，編碼參數會使得數據流的擁塞暴露存在一定的延時，表現(xiàn)為TCP網絡編碼流的擁塞敏感度降低，無法保證T

3、CP友好性;在多路徑TCP(MultiPath TCP，MPTCP)網絡編碼傳輸下，不僅存在TCP網絡編碼流擁塞敏感度降低的情況，還會導致編碼子流間或者編碼子流與非編碼子流間負載分配失衡的現(xiàn)象，破壞了多路徑TCP的設計原則。本文針對上述問題，分別提出適用于單路徑TCP網絡編碼和多路徑TCP網絡編碼的擁塞控制機制，主要內容如下:
　　1) TCP網絡編碼是端到端的傳輸技術，為了使得TCP網絡編碼可以應用于各類傳輸網絡，特別是有線鏈路

4、與無線鏈路共存的網絡，避免TCP網絡編碼流在有線鏈路中破壞同一鏈路中TCP流的性能，提出適用于單路徑TCP流且TCP友好的TCP網絡編碼擁塞控制機制——CEE-TCP/NC。本文提出的CEE-TCP/NC依賴于重復確認消息(Dup-ACK)與往返延時(Round Trip Time，RTT)的變化，同時參考擁塞丟包特性，以上述狀態(tài)信息作為依據進行擁塞暴露并判斷當前的擁塞程度。通過理論分析和仿真驗證，CEE-TCP/NC不僅可以避免無線隨

5、機丟包對擁塞控制的影響，還可以保證在擁塞的有線鏈路中，發(fā)送端感知到的擁塞程度與擁塞敏感的TCP流所感知的程度相同，因此可以公平地競爭資源。
　　2)多路徑TCP中，編碼對子流的保護程度不同將會造成負載在子流級別不均衡的分配與遷移，本文首先通過理論證明目前方案存在的不足，其次提出適用于多路徑TCP網絡編碼的擁塞控制技術，Couple+。該機制使得編碼子流可以及時發(fā)現(xiàn)擁塞，進行合理的負載遷移。此外，該機制還保證編碼子流對同一瓶頸中的T